Rutenio

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Rutenio

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Fe
↑
Ru
↓
Os

44 ru

Apariencia de una sustancia simple.

muestra de rutenio

Propiedades del átomo

Nombre, símbolo, número

Rutenio / Rutenio (Ru), 44

Grupo , período , bloque

8 (obsoleto 8), 5,
elemento d

Masa atómica
( masa molar )

101.07(2) [1] a. m.e. ( g / mol )

Configuración electrónica

[Kr] 4d 7 5s 1

Radio del átomo

134 horas

Propiedades químicas

radio covalente

125 p. m.

Radio de iones

(+4e) 67 h

Electronegatividad

2.2 (escala de Pauling)

Potencial de electrodo

Estados de oxidación

0, +2, +3, +4, +6, +8

Energía de ionización
(primer electrón)

710,3 (7,36) kJ / mol ( eV )

Propiedades termodinámicas de una sustancia simple.

Densidad (en n.a. )

12,41 g/cm³

Temperatura de fusión

2334 °C [2] (2607 K , 4233 °F)

Temperatura de ebullición

4077 °C [2] (4350 K , 7371 °F)

Oud. calor de fusión

(25,5) kJ/mol

Capacidad calorífica molar

24,0 [2] J/(K mol)

Volumen molar

8,3 cm³ / mol

La red cristalina de una sustancia simple.

Estructura de celosía

Hexagonal

Parámetros de celosía

a=2,706 c=4,282 Å

relación c / a

1.582

Debye temperatura

600K _

Otras características

Conductividad térmica

(300 K) 117,0 W/(m·K)

número CAS

7440-18-8

44	Rutenio
ru101.07
4d 7 5s 1

Rutenio ( símbolo químico - Ru , del lat. Ru thenium ) - un elemento químico del octavo grupo (según la clasificación obsoleta - un subgrupo lateral del octavo grupo, VIIIB), el quinto período del sistema periódico de elementos químicos de D. I. Mendeleev , con número atómico 44.

La sustancia simple rutenio es un raro metal de transición de color blanco plateado. Se refiere a los metales de platino .

Historia

Fue descubierto por el profesor de la Universidad de Kazan Karl Klaus en 1844 , en el mismo año publicó un extenso artículo sobre el nuevo elemento "Estudios químicos de los restos del mineral de platino Ural y metal de rutenio" en las " Notas científicas de la Universidad de Kazan ". . Klaus informó sobre el descubrimiento, método de obtención y propiedades del nuevo elemento en una carta a G. I. Hess en alemán, quien lo leyó en una reunión de la Academia de Ciencias de San Petersburgo el 13 de septiembre de 1844 ][3 Diario Minero " [5] . Klaus aisló rutenio puro del mineral de platino Ural y señaló las similitudes entre las tríadas rutenio- rodio - paladio y osmio - iridio - platino .

Origen del nombre

El descubridor del elemento , K. K. Klaus, lo nombró rutenio en honor a Rusia [6] [7] ( Ruthenia es el nombre latino de Rusia ). El nombre "rutenio" fue propuesto en 1828 por G. W. Ozanne para un elemento que erróneamente asumió que era un elemento nuevo, y Klaus, quien descubrió el nuevo elemento en 1844, le dio este nombre [3] .

Producción, reservas y precio

Los principales productores mundiales de rutenio son Sudáfrica (principal proveedor del metal en el mercado mundial), Zimbabue, Rusia, Estados Unidos y China. La extracción de rutenio en 2009 fue de 17,9 toneladas [8] , en 2021 aumentó a 30 toneladas [9] . Las reservas mundiales de rutenio se estiman en 5000 toneladas [10] . El precio del rutenio el 27 de mayo de 2016 fue de $42 por onza troy (aproximadamente $1,35/g) [11] . Desde entonces, el precio del rutenio ha sido muy volátil: en julio de 2021 subió a 800 dólares la onza troy, en diciembre de 2021 se estabilizó en 550 dólares o 18 dólares el gramo [12] .

Propiedades físicas y químicas

Composición isotópica

El rutenio natural tiene siete isótopos estables :

96 Ru (5,7 % en masa), 98 Ru (2,2 %), 99 Ru (12,8 %), 100 Ru (12,7 %), 101 Ru (13 %), 102 Ru (31,3 %) y 104 Ru (18,3 %).

Propiedades físicas

La configuración electrónica completa del átomo de rutenio es: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2 4p 6 4d 7 5s 1

El rutenio, dependiendo del método de su producción, es un metal brillante de color gris opaco o blanco plateado con una dureza extremadamente alta; sin embargo, es tan frágil que se puede convertir fácilmente en polvo. Es muy refractario y se funde a una temperatura mucho más alta que el platino. En un arco eléctrico durante la fusión, Ru se evapora simultáneamente. También pasa a la fase gaseosa por fuerte calcinación en el aire, pero en este caso no es el metal el que vuela, sino el tetróxido, que es estable a temperaturas muy altas.

Propiedades químicas

En ausencia de oxígeno del aire, ningún ácido actúa sobre el rutenio, ni siquiera el agua regia (la excepción es el ácido perclórico concentrado (la reacción tiene lugar solo en la luz). Sin embargo, el aire que contiene ácido clorhídrico lo disuelve lentamente a temperatura ordinaria, y en 125 ° (en un tubo sellado) incluso con bastante rapidez. Cuando se calienta en aire, el rutenio se vuelve negro debido a la oxidación de la superficie con la formación de RuO2. Si la reacción continúa a una temperatura superior a 700 °, se forma una mezcla de óxidos de RuO2 y RuO4. El flúor actúa sobre el rutenio en polvo ya por debajo de la temperatura de calor rojo con la formación de RuF5: el fluoruro de rutenio reacciona con el azufre solo en condiciones especiales, con el fósforo forma el compuesto RuP 2 y RuP y Ru 2 P, con el arsénico, como el platino, el rutenio. da el diarseniuro RuAs 2. Los álcalis en presencia de oxígeno o sustancias que liberan oxígeno fácilmente, por ejemplo, mezclas de KOH con KNO 3 o K 2 CO 3 con KCIO 3 , así como peróxidos , por ejemplo Na 2 O 2 o BaO 2 , a altas temperaturas actúan vigorosamente sobre el rutenio, formando con él rutenatos (VI) M 1 2 RuO 4 .

Compuestos inorgánicos

El rutenio es insoluble en ácidos y agua regia (mezclas de HCl y HNO 3 ). Al mismo tiempo, el rutenio reacciona con cloro por encima de 400 °C (formando RuCl 3 ) y con una mezcla de álcali y nitrato durante la fusión (formando rutenatos, por ejemplo, Na 2 RuO 4 ).

El rutenio es capaz de dar compuestos correspondientes a diferentes estados de oxidación:

8 RuO4 ; RuO 4 PCl 3 7 M[RuO 4 ] 6 M2 [RuO4 ] ; M2 [ RuF8 ] ; RuF 6 5 M[RuF 6 ]; RuF 5 4RuCl4 ; _ _ RuO2 ; _ M 2 [RuCl 6 ] 3RuCl3 ; _ _ M 3 [RuCl 6 ] 2 M2 [RuCl4 ] ; M4 [Ru(CN ) 6 ] 1 Ru(CO ) nBr 0 Ru(CO) n

Los compuestos de rutenio también están representados por una amplia gama de compuestos de nitroso que contienen el grupo RuNO 3+ , por ejemplo, K 2 [RuNOCl 5 ] . Estos compuestos complejos, especialmente las nitrosonitroaminas (por ejemplo, [RuNO(NO 2 ) 2 (NH 3 ) 2 OH] ) y los complejos nitrosonitro (especialmente el anión complejo [RuNO(NO 2 ) 4 OH] 2− ) (amarillo-naranja) difieren alta estabilidad e inercia cinética.

El tetróxido de rutenio (Ru + VIII O 4 ) se parece un poco al tetróxido de osmio en sus propiedades .

Investigadores de la Universidad de Minnesota en 2018 demostraron que el rutenio tiene propiedades magnéticas a temperatura ambiente [13] .

Química orgánica del rutenio

El rutenio forma varios compuestos organometálicos y es un catalizador activo .

Conseguir

El rutenio se obtiene como "desecho" del refinado de platino y metales de platino.

Una fuente importante de isótopos de rutenio para su extracción es su aislamiento a partir de fragmentos de fisión de materiales nucleares ( plutonio , uranio , torio ), donde su contenido en barras de combustible gastado alcanza los 250 gramos por tonelada de combustible nuclear gastado.

Asimismo, se han desarrollado los fundamentos de la tecnología para la obtención de rutenio a partir de tecnecio-99 mediante irradiación de neutrones en reactor ( transmutación nuclear ) de tecnecio-99 [14] .

Aplicación

Una pequeña adición de rutenio (0,1 %) aumenta la resistencia a la corrosión del titanio .
En una aleación con platino , se utiliza para realizar contactos eléctricos extremadamente resistentes al desgaste.
El dióxido de rutenio y los rutenatos de bismuto se utilizan en resistencias de película gruesa. Estas dos aplicaciones en electrónica consumen alrededor del 50% del rutenio producido.
Catalizador de muchas reacciones químicas. Un lugar muy importante del rutenio como catalizador en los sistemas de purificación de agua de las estaciones orbitales .
rojo de rutenio utiliza como antagonista competitivo para el estudio de los canales iónicos (CatSper1, TASK, RyR1, RyR2, RyR3, TRPM6, TRPM8 , TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPV5, TRPV6, TRPA1, mCa1, mCa2, CALHM1 ).
El rutenio y sus aleaciones encuentran uso como materiales estructurales de alta temperatura en la ingeniería aeroespacial, y hasta 1500 °C son más fuertes que las mejores aleaciones de molibdeno y tungsteno (que también tienen la ventaja de una alta resistencia a la oxidación).

Acción fisiológica

El rutenio es el único platino metálico que se encuentra en la composición de los organismos vivos (según algunas fuentes, también es platino). Se concentra principalmente en el tejido muscular. El óxido de rutenio superior es extremadamente tóxico y, al ser un agente oxidante fuerte, puede encender sustancias inflamables.

Notas

↑ Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg , Glenda O'Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu. Pesos atómicos de los elementos 2011 (Informe Técnico IUPAC ) // Química Pura y Aplicada . - 2013. - Vol. 85 , núm. 5 . - P. 1047-1078 . -doi : 10.1351 / PAC-REP-13-03-02 .
↑ 1 2 3 Editorial: Zefirov N. S. (editor en jefe). Enciclopedia química: en 5 volúmenes - M .: Enciclopedia soviética, 1995. - T. 4. - S. 285-286. — 639 pág. — 20.000 copias. - ISBN 5-85270-039-8.
↑ 1 2 Soloviev Yu. I. K. K. Klaus investigación sobre la química de los metales de platino. Descubrimiento de rutenio // Historia de la Química en Rusia: Centros de Investigación y Principales Áreas de Investigación. - M .: Ciencia , 1985. - S. 140-147.
↑ Découverte d'un nouveau metal. Lettre de M. le professeur CLAUS de Kazan à M. HESS (Lu le 13 septembre 1844.) (Francés) // Bulletin de la classe physico-mathématique de l'Académie impériale des Sciences de St.-Petersbourg: revista. - 1844. - vol. 3 .
↑ Sobre el descubrimiento de un nuevo metal // Mining Journal. Parte I. Libro II. - 1845. - S. 265-273 .
↑ Biblioteca popular de elementos químicos. rutenio _ Consultado el 25 de marzo de 2007. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2007. (indefinido)
↑ Acerca del rutenio // Revista de minería. Parte III. Libro VII. - 1845. - S. 157-163 . “Luego, después de 2 años, habiendo recibido el metal en forma completamente pura, ya informé este descubrimiento al mundo científico y llamé al nuevo cuerpo, en honor a mi patria, rutenio”.
↑ Mercado de metales del grupo del platino 2010: rodio, iridio, rutenio, osmio. (enlace no disponible) . metalresearch.ru. Consultado el 11 de julio de 2013. Archivado desde el original el 15 de julio de 2013. (indefinido)
↑ Loferski, Patricia J.; Ghalayini, Zachary T. and Singerling, Sheryl A. Metales del grupo del platino. Anuario de Minerales 2016. USGS. pags. 57.3. . - Londres: USGS - US GEOLOGICAL SURVEY, 2018. - P. 57.3. Archivado el 23 de diciembre de 2021 en Wayback Machine .
↑ Emsley, J. (2003). Rutenio. Bloques de construcción de la naturaleza: una guía de la A a la Z de los elementos. Oxford, Inglaterra, Reino Unido: Oxford University Press. páginas. 368-370. ISBN 0-19-850340-7 .
↑ Precios de rutenio y gráficos de precios de rutenio (27 de mayo de 2016). Consultado el 27 de mayo de 2016. Archivado desde el original el 17 de mayo de 2016. (indefinido)
↑ Precio mundial del rutenio por onza troy y gramo . Consultado el 23 de diciembre de 2021. Archivado desde el original el 23 de diciembre de 2021. (Ruso)
↑ "Los científicos descubren un nuevo elemento magnético" Archivado el 27 de mayo de 2018 en Wayback Machine Phys.org, 25 de mayo de 2018
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